I. TỔNG QUAN

    I.1 IOT là gì

Theo định nghĩa của Wikipedia
Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là Mạng lưới thiết bị kết nối Internet viết tắt là IoT (tiếng Anh: Internet of Things) là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet. Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó.

Hay hiểu một cách đơn giản IoT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau . Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… 

    I.2 3GPP (Third Generation Partnership Project)

Là một sự hợp tác giữa các nhóm hiệp hội viễn thông, nhằm tạo ra một tiêu chuẩn kỹ thuật hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ 3 (3G) áp dụng toàn cầu nằm trong dự án Viễn thông di động quốc tế - 2000 của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU). Các chỉ tiêu kỹ thuật của 3GPP được dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật của Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM). 3GPP thực hiện chuẩn hóa kiến trúc Mạng vô tuyến, Mạng lõi và dịch vụ.

    I.3 LPWAN(Mạng diện rộng công suất thấp) và  tiêu chuẩn hóa LPWAN của3GPP

Những ứng dụng IoT từ xa, dài hạn, trải rộng này phải đối mặt với một vấn đề vật lý đơn giản: nếu bạn muốn truyền thông tin không dây qua khoảng cách dài, bạn phải tăng cường công suất tín hiệu hoặc giảm băng thông tín hiệu. Hãy xem xét điều này: nếu nước chảy qua một đường ống, và bạn muốn đẩy nó xa nguồn, bạn phải tăng áp lực (điện) phía sau nước hoặc sử dụng một đường ống hẹp hơn (băng thông) - hoặc cả hai.

Vấn đề vật lý sau này đã truyền cảm hứng cho một số loại mạng không dây nhất định: “Mạng diện rộng thấp” hoặc “LPWAN” (đôi khi được viết tắt là “LPWA”).

Công nghệ LPWAN độc quyền được triển khai rộng rãi nhất là Sigfox, được thành lập tại Pháp vào năm 2009 và đã triển khai mạng đầu tiên vào giữa năm 2012. Vào đầu năm 2014, nó đã đạt được phạm vi phủ sóng toàn quốc ở Pháp và một năm sau đó đã có mạng Sigfox ở năm quốc gia. Bản thân Sigfox có các mạng ở Pháp, Đức, Tây Ban Nha và Mỹ nhưng các mạng khác nhau được triển khai và vận hành bởi nhiều đối tác khác nhau. Tính đến tháng 8 năm 2018 đã có mạng lưới ở khoảng 50 quốc gia trên toàn cầu với mục tiêu hướng tới là vào cuối năm sẽ nâng lên thành 60 quốc gia

Các nhà mạng di động lớn và 3GPP, cơ quan tiêu chuẩn cấu trúc ngăn toàn cầu, không hài lòng với cách Sigfox đã tạo ra các LPWAN cụ thể cho IoT, tách các đối tượng di động khỏi thị trường LPWAN - một thị trường đã bắt đầu thu hút rất nhiều của các khách hàng công nghiệp. 3GPP bắt đầu chuẩn hóa và phổ biến LTE-Cat M1 và NB-IoT (Narrowband IoT) như LPWAN di động hoạt động chủ yếu trong các băng tần được cấp phép

        I.3.1 . Điểm mạnh của LPWAN

LPWAN là giải pháp tuyệt vời cho một số trường hợp sử dụng nhất định yêu cầu truyền dữ liệu định kỳ hoặc không nhất quán trong khoảng cách dài và trong một khoảng thời gian đáng kể. Hãy suy nghĩ đồng hồ xử lý rác thải thông minh, đồng hồ đỗ xe thông minh, hoặc cảm biến chất lượng đất và nước. Do phạm vi và độ đơn giản tương đối của các gói dữ liệu LPWAN, các cảm biến thậm chí có thể báo cáo từ dưới lòng đất, ở vùng khí hậu khó khăn, và cách xa các cổng hoặc tháp. Nhiều LPWAN cũng có kiến trúc đơn giản và các giao thức đã được thiết lập và hơn thế nữa, làm cho chúng tương đối dễ dàng, rẻ, đáng tin cậy và hiệu quả để triển khai ở quy mô lớn.

        I.3.2 Hạn chế cơ bản của LPWAN

Mọi công nghệ đều có những hạn chế. Chính xác hơn, không có công nghệ nào tối ưu cho mọi bài toán.PWAN thường mang các gói tin khác nhau, từ 300 bit/s đến 50 kbit/s. Hãy nhớ Internet 56 kbit/s hoặc “dial-up”? Nhiều dữ liệu hơn được truyền qua dial-up so với hầu hết các LPWAN chuyên sâu dữ liệu, vì vậy bạn sẽ không gửi hình ảnh mèo, video con chó hoặc thư thoại trên hầu hết LPWAN. Đó không phải là mục đích mà LPWAN được tạo ra.

Nói một cách đơn giản LPWAN không thích hợp với truyền tải những gói tin có khối lượng dữ liệu lớn.

    I.4 Các tiêu chuẩn chính của LPWAN khi được chuẩn hóa

Một số tiêu chuẩn của 3GPP đề xuất dựa trên cơ sở hạ tầng mạng di động như NarrowBand IoT (NB-IoT, còn gọi là NB CIoT hoặc LTE-M2), eMTC (còn gọi là LTE-M, LTE-M1 và LTE-MTC) và EC-GSM (Extended Coverage GSM)

Trong bài này chúng tôi sẽ trình bày về Narrowband IOT( NB-IOT), công nghệ này hiện đang được các nhà mạng ở Việt Nam thử nghiệm và triển khai trong tương lại gần.

II.NarrowBand Internet Of Thing ( NB-IOT)

    II.1 NB-IOT là gì

Tiêu chuẩn về mạng NB-IoT đã được nhóm 3GPP đưa ra vào năm 2016 trong phiên bản Release 13 (LTE Advanced Pro) và hiện đang trong quá trình thử nghiệm. NB-IoT được phát triển dựa trên các tiêu chuẩn di động hiện có. Như vậy đối với NB-IoT, có thể sử dụng gần như tất cả các dải tần số tương tự như 2G/3G/4G trong băng tần thấp. Đó là B20 (800 MHz), B8 (900 MHz), B3 (1800 MHz)

NB-IoT tập trung vào việc phủ sóng indoor, hạ giá thành thiết bị, tăng tuổi thọ pin và cho phép một lượng lớn các thiết bị có thể kết nối tới mạng. NB-IoT có thể triển khai trong băng tần dành cho LTE bằng cách sử dụng một sóng mang LTE thông thường hoặc sử dụng phổ tần ở băng bảo vệ của LTE hoặc triển khai trên băng tần độc lập dành riêng. Băng tần GSM refarming là một trong những băng tần rất phù hợp cho triển khai NB-IoT.

    II.2 Thông số kỹ thuật chính

Nhóm 3GPP đưa ra ba tùy chọn để triển khai mạng NB-IoT được biểu diễn như hình minh họa dưới. Đầu tiên là In Band, tức là phổ tần số hoạt động sẽ được đặt trong khoảng tần số bảo vệ của mạng LTE. Thứ hai là NB-IoT Guard Band, tức là Narrowband IoT sẽ được phân bổ phổ tần số riêng. Thứ ba được gọi là Standalone. Dựa trên khái niệm đưa ra, NB-IoT và LTE hoạt động trong cùng một dải tần số. Như vậy, mạng NB-IoT có thể được triển khai ở các dải tần, trong đó tiêu chuẩn GSM hay LTE hiện đang hoạt động. Tốc độ truyền dữ liệu trong NB-IoT đạt 200 kbps, đủ cho các thiết bị truyền dữ liệu nhỏ cùng loại theo một chu kì.

 B-IoT cung cấp hỗ trợ cho hơn 100 nghìn kết nối mỗi trạm thu phát; pin của thiết bị được kết nối với NB-IoT có thể hoạt động tới mười năm mà không cần sạc lại. NB-IoT có khả năng cung cấp vùng phủ sóng rộng có thể đạt độ lợi 20 dB trong mạng GSM.

Dải tần :

VÍ DỤ :

SIM7000C NB-IOT / eMTC / EDGE / GPRS / GNSS HAT cho Raspberry Pi hỗ trợ các băng tần 4G : B1/B3/B5/B8

Sim7020E NB-IOT HAT cho Raspberry Pi hỗ trợ băng tần 4G: B1/B3/B5/B8/B20/B28

và ở Việt Nam hiện tại băng tần 4G đang được sử dụng là : B3(1800Mhz) và B7 (2600Mhz)

link sản phẩm ở cuối bài viết

Thông số 

III. THỰC TẾ TRIỂN KHAI VÀ ĐÁNH GIÁ

 Hiện nay ở Việt Nam có Viettel đã thử nghiệm công nghệ NB-IOT thành công và là 1 trong 50 nhà mạng trên thế giới làm được điều này.

Mục này chúng tôi sẽ cập nhật các module cũng như những bài về những project do chính MLAB thực hiện và được cập nhật thường xuyên 

http://mlab.vn/2778889-sim7020e-nb-iot-hat-cho-raspberry-pi.html thích hợp với chuẩn 4G tại Việt Nam

http://mlab.vn/2782224-sim7000c-nb-iot-emtc-edge-gprs-gnss-hat-cho-raspberry-pi.html thích hợp với chuẩn 2G/3G/4G tại Việt Nam

Ngoài module ra, để thực hiện truyền thông qua NB-IOT các bạn cần phải được trang bị thêm sim chuyên dụng cho NB-IOT. Do đang trong quá trình thử nghiệm nên sim NB-IOT không được bán phổ biến, do vậy các bạn quan tâm đến chuyên mục này vui lòng theo dõi các project mà chúng tôi đang thực hiện và cập nhật trong thời gian sớm nhất

Nếu các bạn có bất kỳ ý tưởng mới nào đừng ngần ngại mà hãy inbox trực tiếp cho fanpage . Xin chào và hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo !!!

PIVIETNAM.COM.VN CHÚC CÁC BẠN THÀNH CÔNG !!!

Để cập nhật các tin tức công nghệ mới các bạn làm theo hướng dẫn sau đây :

Các bạn vào Trang chủ >> Tin tức. ở mục này có các bài viết kỹ thuật thuộc các lĩnh vực khác nhau các bạn có thể lựa chọn lĩnh vực mà mình quan tâm để đọc nhé !!!

Các bạn cũng có thế kéo xuống cuối trang để xem những tin tức công nghệ mới nhất.